5분 충전 시대 연 중국 전기차, 초고속 충전 기술 경쟁 후끈

초고속 충전 기술 경쟁의 선두 주자, 중국

전기차(EV) 시장에서 가장 큰 경쟁 우위를 점하기 위한 핵심 동력으로 초고속 충전 기술 개발이 뜨겁게 달아오르고 있습니다. 특히 중국 제조사들이 이 분야에서 다시 한번 두각을 나타내며 시장을 주도하고 있다는 평가입니다. 소비자들 사이에서 가장 큰 불만 중 하나는 내연기관차(ICE) 주유 시간과 비교했을 때 전기차 충전 시간이 너무 길다는 점이었습니다. 이러한 소비자 니즈에 부응하기 위해 다수의 전기차 업체들은 지난 10년간 충전 기술 연구개발(R&D)에 막대한 투자를 감행해 왔습니다. 이제 일부 전기차 제조사들은 이 문제에 대한 획기적인 해결책, 즉 초고속 충전 기술의 실현 가능성을 보고 있습니다.

초고속 충전기 개발 경쟁은 2022년 중국의 자동차 제조사 XPeng이 5분 충전으로 210km의 주행 거리를 제공한다고 밝힌 S4 초고속 슈퍼 충전 기술을 선보이면서 본격화되었습니다. 이 기술은 G9 SUV 모델에 적용되었습니다. 이후 올해 3월, 중국에서 가장 빠르게 성장하는 전기차 제조사인 BYD는 최신 플래시 충전기가 미국에서 사용되는 '하이퍼 패스트' 350kW 시스템보다 약 4배 강력한 1.5MW의 전력을 공급할 수 있다고 발표했습니다. 실제 테스트 결과, BYD 배터리는 단 5분 만에 10%에서 70%까지 충전되었으며, 10%에서 97%까지는 약 9분이면 충분했습니다.

이는 주유하는 시간과 거의 비슷하게 600마일(약 965km)에 달하는 주행 거리를 확보할 수 있음을 의미합니다. BYD의 왕촨푸 CEO는 배터리 잔량을 97%로 제한하는 것이 권장된다고 언급했습니다. 남은 3%는 회생 제동 시스템을 통해 충전될 수 있기 때문입니다. BYD가 이러한 성과를 달성할 수 있었던 비결은 차량, 배터리 셀, 충전 하드웨어 등 전기차 제조의 모든 공정을 자체적으로 강력하게 통제해왔기 때문입니다. 특히 기존의 리튬인산철(LFP) 배터리 대신 리튬망간인산철(LMHP) 기술을 채택함으로써 에너지 밀도를 약 5% 높이는 동시에 높은 부하에서도 안정성을 유지했습니다. 초고속 충전을 실현하기 위해 전극, 전해질, 분리막 등 배터리의 모든 구성 요소를 변경해야 했으며, 이 부품들은 이제 1.5MW 충전 시 발생하는 강렬한 전류를 과열이나 성능 저하 없이 처리할 수 있게 되었습니다. 이 혁신적인 기술은 4월 파리에서 공개될 BYD의 Denza Z9GT 모델에 처음 탑재될 예정입니다. BYD는 연말까지 중국 전역에 16,000개 이상의 신형 충전기를 설치하고, 유럽에도 약 2,000대를 보급할 계획입니다. 각 충전소에는 대규모 전력망 수요를 완충하고 인프라에 부담을 줄 수 있는 고정형 저장 배터리가 설치될 것입니다.

기술 검증과 경쟁사들의 추격

실험실 환경에서 인상적인 결과를 보여준 이 기술이 실제 현장에서 BYD의 주장대로 성능을 유지할 수 있을지는 지켜봐야 합니다. 하지만 다른 중국 전기차 제조사들도 BYD의 뒤를 바짝 쫓고 있습니다. 이미 자체적인 초고속 충전 기술 개발에 힘쓰고 있습니다. 중국 자동차 제조사 Zeekr는 작년 4월, 충전 건당 최대 1.2MW의 전력을 공급할 수 있는 완전 액체 냉각식 초고속 충전기를 선보였습니다. 다만, 해당 신형 충전기와 호환되는 전기차를 개발했는지는 아직 불분명합니다.

중국의 배터리 제조업체 CATL은 차세대 선싱(Shenxing) 배터리를 포함한 다양한 배터리 기술을 출시했습니다. CATL은 2021년 세계 최초로 나트륨 이온 배터리를 선보였는데, 이는 저렴하고 풍부한 나트륨의 특성상 큰 잠재력을 보여주었습니다. 새로운 버전의 선싱 배터리는 초당 2.5km의 주행 거리를 제공하며, 최대 1.3MW의 피크 충전 전력을 제공할 것으로 예상됩니다. 한편, 화웨이(Huawei)는 작년 4월 1.5MW급 초고속 충전 시스템을 출시했으며, 이 시스템을 통해 두 개의 충전 건을 동시에 사용하여 약 15분 만에 300kWh 배터리를 충전할 수 있다고 주장합니다. 화웨이는 자사의 대형 전기 트럭을 이 초고속 충전기와 호환되도록 할 계획입니다.

미국 역시 초고속 충전 기술 개발에 속도를 내고 있습니다. 아직 미국 기업 중 5분 충전을 달성한 곳은 없지만, 여러 기업들이 배터리 가격을 낮추면서 전기차 주행 거리를 개선하는 데 주력하고 있습니다. 예를 들어, GM은 2025년에 LG에너지솔루션과의 협력을 통해 생산한 리튬 망간계(LMR) 배터리를 2028년부터 자사 차량에 적용할 예정입니다. 배터리 일부 부품의 저렴한 가격 덕분에 GM은 성능이나 수명을 희생하지 않으면서도 배터리 가격을 절감할 수 있습니다. 이 외에도 다른 기업들은 무선 충전과 같은 대안적인 충전 방식을 탐구하며 경쟁력을 높이려 하고 있습니다. 이는 특별한 충전 패드 위에서 주차 중에 차량을 충전하는 기술입니다. 소비자들 사이에서 이 기술에 대한 매력도가 매우 높다는 연구 결과도 있습니다. 아직 초기 개발 단계에 있지만, 정부의 지원과 우호적인 규제 환경이 뒷받침된다면 무선 충전 기술은 몇 년 안에 현실화될 수 있을 것입니다.

중국이 글로벌 전기차 제조를 선도하는 가운데, 다수의 중국 기업들이 배터리를 비롯한 전기차 기술에서 기록을 경신하며 도전에 응하고 있습니다. 동시에 BYD와 같은 기업들은 전기차의 가격을 낮추는 데 집중하며 소비자들 사이에서의 인기를 더욱 높이고 있습니다.